《計(jì)算機(jī)組成原理》ch7-8-輸入輸出系統(tǒng)課件

第七章輸入輸出系統(tǒng)第一節(jié)輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型第二節(jié)基本的輸入輸出方式第三節(jié)中斷方式第四節(jié)DMA方式第五節(jié)通道方式第六節(jié)輸入輸出接口與總線2021/7/131第七章輸入輸出系統(tǒng)第一節(jié)輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型2021/7/7.1輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型一、輸出設(shè)備1.顯示器display顯像管CRT液晶LCD等離子體PlasmaDisplayPanel2.打印設(shè)備printer3.繪圖儀plotter2021/7/1327.1輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型一、輸出設(shè)備2021/7/132CRT顯示器——字符的顯示2021/7/133CRT顯示器——字符的顯示2021/7/133CRT顯示器——光柵掃描2021/7/134CRT顯示器——光柵掃描2021/7/134液晶顯示器2021/7/135液晶顯示器2021/7/135液晶顯示器2021/7/136液晶顯示器2021/7/136等離子體顯示器2021/7/137等離子體顯示器2021/7/1372.打印設(shè)備擊打式impact串行、行式點(diǎn)陣針式、字模式非擊打式non-impact噴墨激光熱轉(zhuǎn)印2021/7/1382.打印設(shè)備擊打式impact2021/7/138擊打式打印機(jī)——點(diǎn)陣針式2021/7/139擊打式打印機(jī)——點(diǎn)陣針式2021/7/139噴墨式打印機(jī)——?dú)馀菔?021/7/1310噴墨式打印機(jī)——?dú)馀菔?021/7/1310噴墨式打印機(jī)——壓電式2021/7/1311噴墨式打印機(jī)——壓電式2021/7/1311激光式打印機(jī)2021/7/1312激光式打印機(jī)2021/7/1312 3.繪圖儀平臺(tái)式滾筒式2021/7/1313 3.繪圖儀平臺(tái)式2021/7/1313二、輸入設(shè)備——鍵盤(pán)keyboard2021/7/1314二、輸入設(shè)備——鍵盤(pán)keyboard2021/7/1314二、輸入設(shè)備——光筆2021/7/1315二、輸入設(shè)備——光筆2021/7/1315二、輸入設(shè)備——鼠標(biāo)器mouse2021/7/1316二、輸入設(shè)備——鼠標(biāo)器mouse2021/7/1316二、輸入設(shè)備——數(shù)字化儀digitizercursor2021/7/1317二、輸入設(shè)備——數(shù)字化儀digitizercursor202二、輸入設(shè)備——觸摸屏Touchscreen2021/7/1318二、輸入設(shè)備——觸摸屏Touchscreen2021/7/1電阻式觸摸屏INT0#SS#SCKMISOMOSIPENIRQ#Y+CS#X+DCLKY-DOUTX-DINMotorolaMMC2107ADS78462021/7/1319電阻式觸摸屏INT0#PENIRQ#Y+MotorolTouchscreenLCD2021/7/1320TouchscreenLCD2021/7/1320二、輸入設(shè)備——掃描儀scanner2021/7/1321二、輸入設(shè)備——掃描儀scanner2021/7/1321三、外存設(shè)備

1.磁記錄原理與記錄方式2021/7/1322三、外存設(shè)備

1.磁記錄原理與記錄方式2021/7/13磁性材料的磁滯回歸線H:外加磁場(chǎng)B:磁感應(yīng)強(qiáng)度2021/7/1323磁性材料的磁滯回歸線H:外加磁場(chǎng)2021/7/1323三、外存設(shè)備

2.硬盤(pán)設(shè)備磁道track扇區(qū)sector柱面cylinder:

具有相同磁道的盤(pán)面組成形成一個(gè)圓柱2021/7/1324三、外存設(shè)備

2.硬盤(pán)設(shè)備磁道track2021/7/12021/7/13252021/7/1325磁頭2021/7/1326磁頭2021/7/1326 磁盤(pán)接口diskinterface磁盤(pán)控制器主機(jī)接口設(shè)備接口磁盤(pán)適配器2021/7/1327 磁盤(pán)接口diskinterface磁盤(pán)控制器主機(jī)接口設(shè)備磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：存儲(chǔ)密度dencity位密度(lineardensity,recordingdensity)道密度(trackdensity)面密度(arealdensity)存儲(chǔ)容量capacity記錄面數(shù)每面磁道數(shù)每道扇區(qū)數(shù)扇區(qū)容量2021/7/1328磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：存儲(chǔ)密度dencity2021/7/1328磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：平均訪問(wèn)時(shí)間Averageaccesstime每次磁盤(pán)訪問(wèn)時(shí)間的平均值控制延遲controllerdelay尋道時(shí)間seektime旋轉(zhuǎn)延遲latency傳輸延遲transferdelay數(shù)據(jù)傳輸率Datatransferrate連續(xù)從磁盤(pán)上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的速率2021/7/1329磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：平均訪問(wèn)時(shí)間Averageaccesst磁盤(pán)參數(shù)SpindleSpeed:7200rpm,10000rpmFormfactor:5.25”,3.5”,2.5”,1,8”尋道時(shí)間：磁頭移動(dòng)到指定磁道的平均時(shí)間傳輸延遲：數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間多個(gè)磁道連續(xù)讀寫(xiě)的問(wèn)題多個(gè)磁頭讀寫(xiě)的問(wèn)題2021/7/1330磁盤(pán)參數(shù)SpindleSpeed:7200rpm,10 3.磁盤(pán)陣列RAIDRedundantArrayofInexpensiveDisks目的：提高容量，提高可靠性 每個(gè)磁盤(pán)MTTF為20萬(wàn)小時(shí)，100個(gè)無(wú)容錯(cuò)陣列的MTTF為2000小時(shí)。

R’(t)=R100(t)=(e-lt)100=e-100lt=e-l’t l’=100l

MFFF’=1/l’=1/100l=MTTF/100

2021/7/1331 3.磁盤(pán)陣列RAIDRedundantArrayof磁盤(pán)陣列的類(lèi)型RAID-0：非冗余的磁盤(pán)陣列。RAID-1：鏡像磁盤(pán)冗余陣列。RAID-2：海明碼糾錯(cuò)冗余的磁盤(pán)陣列，位交叉。RAID-3：奇偶校驗(yàn)冗余的磁盤(pán)陣列，位交叉。RAID-4：獨(dú)立傳送磁盤(pán)陣列，塊交叉，校驗(yàn)盤(pán)是瓶頸。RAID-5：獨(dú)立傳送磁盤(pán)陣列，塊交叉，分布的冗余校驗(yàn)。RAID-6：P+Q冗余技術(shù)，增強(qiáng)糾錯(cuò)能力。2021/7/1332磁盤(pán)陣列的類(lèi)型RAID-0：非冗余的磁盤(pán)陣列。2021/7/

2021/7/1333

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3.磁盤(pán)陣列2021/7/13383.磁盤(pán)陣列2021/7/13383.磁盤(pán)陣列（續(xù)）2021/7/13393.磁盤(pán)陣列（續(xù)）2021/7/1339復(fù)合RAID將多個(gè)RAID類(lèi)型結(jié)合成一個(gè)RAID。例如RAID0+1或稱(chēng)RAID0/12021/7/1340復(fù)合RAID將多個(gè)RAID類(lèi)型結(jié)合成一個(gè)RAID。20214.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)型：只讀型、Worm型、可擦寫(xiě)型。(1)只讀型凹坑——信息記錄載體，壓制形成，邊界代表1，平面代表0光道——螺旋形，恒線速通道碼——(2,10;8,14,1)RLL編碼，14位代碼表示8位數(shù)據(jù)幀——記錄24字節(jié)有效數(shù)據(jù)，CIRC編碼，共32字節(jié)扇區(qū)——98個(gè)幀，2352字節(jié)有效數(shù)據(jù)，2048字節(jié)用戶數(shù)據(jù)2021/7/13414.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)型：只讀型、Worm型、可擦寫(xiě)型。2024.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）2021/7/13424.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）2021/7/13424.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）(2)WORM型強(qiáng)激光燒灼出凹坑(3)可擦寫(xiě)型相變型：晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)換磁光型：激光與磁場(chǎng)調(diào)制記錄，克爾效應(yīng)讀取2021/7/13434.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）(2)WORM型2021/7/137.2基本的輸入輸出方式一、外設(shè)的尋址統(tǒng)一編址法存儲(chǔ)器映像的外設(shè)尋址memorymappedaddressing用不同的地址值區(qū)分內(nèi)存與外設(shè)單獨(dú)編址法兩個(gè)地址空間用不同的地址空間區(qū)分內(nèi)存與外設(shè)2021/7/13447.2基本的輸入輸出方式一、外設(shè)的尋址2021/7/1外設(shè)的尋址地址空間存儲(chǔ)器地址空間I/O地址空間0M-1M+N-10M-10N-1設(shè)備0設(shè)備1設(shè)備n-1設(shè)備0設(shè)備1設(shè)備n-1統(tǒng)一編址法單獨(dú)編址法2021/7/1345外設(shè)的尋址地址空間存儲(chǔ)器地址空間I/O地址空間0M-1M+N統(tǒng)一編址法2021/7/1346統(tǒng)一編址法2021/7/1346單獨(dú)編址法

——兩個(gè)地址空間的實(shí)現(xiàn)兩套地址線一套地址線2021/7/1347單獨(dú)編址法

——兩個(gè)地址空間的實(shí)現(xiàn)兩套地址線一套地址線20二、外設(shè)的定時(shí)異步應(yīng)答方式同步時(shí)鐘定時(shí)字設(shè)備與塊設(shè)備2021/7/1348二、外設(shè)的定時(shí)異步2021/7/1348三、程序查詢方式

——由主機(jī)控制輸入輸出過(guò)程設(shè)備接口的結(jié)構(gòu)：2021/7/1349三、程序查詢方式

——由主機(jī)控制輸入輸出過(guò)程設(shè)備接口的結(jié)CPU處理過(guò)程：2021/7/1350CPU處理過(guò)程：2021/7/1350信號(hào)傳輸過(guò)程：2021/7/1351信號(hào)傳輸過(guò)程：2021/7/1351接口例子：2021/7/1352接口例子：2021/7/13527.3程序中斷方式interrupt一、基本概念中斷是一種在發(fā)生了一個(gè)異常事件時(shí)調(diào)用相應(yīng)的處理程序(或稱(chēng)服務(wù)程序)的過(guò)程。中斷服務(wù)程序與中斷時(shí)CPU正在運(yùn)行的程序是相互獨(dú)立的，相互不傳遞數(shù)據(jù)。中斷處理中的問(wèn)題： (1)設(shè)備識(shí)別方式 (2)中斷處理程序入口地址的形成 (3)中斷裁決 (4)中斷屏蔽2021/7/13537.3程序中斷方式interrupt一、基本概念2021二、中斷響應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單的中斷處理過(guò)程：關(guān)中斷（屏蔽中斷）保存現(xiàn)場(chǎng)contextsaving識(shí)別中斷interruptrecognition形成服務(wù)程序入口地址執(zhí)行服務(wù)程序恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷2021/7/1354二、中斷響應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單的中斷處理過(guò)程：2021/7/1354設(shè)備的識(shí)別——問(wèn)題1CPU輪詢(CPUpolling)

CPU依次發(fā)出不同設(shè)備的識(shí)別號(hào)，相應(yīng)的設(shè)備做出回答中斷向量(interruptvector)由設(shè)備主動(dòng)向CPU發(fā)出識(shí)別信息2021/7/1355設(shè)備的識(shí)別——問(wèn)題1CPU輪詢(CPUpolling)20入口地址形成——問(wèn)題2根據(jù)輪詢結(jié)果形成中斷向量表根據(jù)識(shí)別號(hào)檢索入口地址通常位于內(nèi)存起始處2021/7/1356入口地址形成——問(wèn)題2根據(jù)輪詢結(jié)果形成2021/7/1356三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：鏈?zhǔn)讲樵儶?dú)立請(qǐng)求分組鏈?zhǔn)?021/7/1357三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：2021/7/13572021/7/13582021/7/1358三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：鏈?zhǔn)讲樵儶?dú)立請(qǐng)求分組鏈?zhǔn)?021/7/1359三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：2021/7/1359三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：鏈?zhǔn)讲樵儶?dú)立請(qǐng)求分組鏈?zhǔn)?021/7/1360三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：2021/7/1360四、中斷屏蔽——問(wèn)題4多重中斷中斷服務(wù)程序也可以被中斷中斷嵌套實(shí)現(xiàn)方法多級(jí)中斷中斷屏蔽響應(yīng)過(guò)程：關(guān)中斷保存現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別中斷形成服務(wù)程序入口地址開(kāi)中斷執(zhí)行服務(wù)程序關(guān)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷2021/7/1361四、中斷屏蔽——問(wèn)題4多重中斷響應(yīng)過(guò)程：2021/7/136多級(jí)中斷給CPU及中斷請(qǐng)求都設(shè)置優(yōu)先級(jí)由硬件根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷優(yōu)先編碼器I0I1I2I3yxIE中斷CPU2021/7/1362多級(jí)中斷給CPU及中斷請(qǐng)求都設(shè)置優(yōu)先級(jí)I0yxIE中斷CPU中斷屏蔽寄存器用軟件設(shè)置靈活的優(yōu)先級(jí)2021/7/1363中斷屏蔽寄存器用軟件設(shè)置靈活的優(yōu)先級(jí)2021/7/1363中斷輸入輸出方式的接口2021/7/1364中斷輸入輸出方式的接口2021/7/1364程序控制方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)2021/7/1365程序控制方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)20217.4DMA(DirectMemoryAccess)方式一、基本概念目的減少大批量數(shù)據(jù)傳輸時(shí)CPU的開(kāi)銷(xiāo)。方法采用專(zhuān)用部件生成訪存地址并控制訪存過(guò)程。傳輸過(guò)程預(yù)處理數(shù)據(jù)傳輸后處理2021/7/13667.4DMA(DirectMemoryAccessDMA方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)2021/7/1367DMA方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)2021/二、DMA傳送方式問(wèn)題訪存沖突解決方法CPU等待DMADMA趁存儲(chǔ)器空閑時(shí)訪問(wèn)存儲(chǔ)器周期挪用cyclestealingCPU與DMA交替訪問(wèn)存儲(chǔ)器透明方式2021/7/1368二、DMA傳送方式問(wèn)題2021/7/1368DMA控制流程：2021/7/1369DMA控制流程：2021/7/1369三、DMA控制器結(jié)構(gòu)—基本結(jié)構(gòu)2021/7/1370三、DMA控制器結(jié)構(gòu)—基本結(jié)構(gòu)2021/7/1370DMA與CPU的連接：2021/7/1371DMA與CPU的連接：2021/7/13717.5通道方式通道是一個(gè)具有輸入輸出處理器控制的輸入輸出部件。通道控制器有自己的指令，即通道命令，能夠根據(jù)程序控制多個(gè)外部設(shè)備并提供了DMA共享的功能。一、通道的類(lèi)型 1.選擇通道 2.數(shù)組多路通道 3.字節(jié)多路通道2021/7/13727.5通道方式通道是一個(gè)具有輸入輸出處理器控制的輸入二、通道的功能性能指標(biāo)：流量（吞吐率）字節(jié)多路通道的極限流量應(yīng)大于所接外設(shè)的字節(jié)傳送速率之和；其他兩種通道的極限流量應(yīng)大于所接外設(shè)中字節(jié)傳送速率最大的設(shè)備。通道的功能： 1.接受CPU的指令。 2.讀取并執(zhí)行通道程序。 3.控制數(shù)據(jù)傳送。 4.讀取外設(shè)的狀態(tài)信息，提供給CPU。 5.發(fā)出中斷請(qǐng)求。2021/7/1373二、通道的功能性能指標(biāo)：流量（吞吐率）2021/7/1373三、通道結(jié)構(gòu)的發(fā)展通道結(jié)構(gòu)的I/O處理機(jī)(IOP)專(zhuān)用處理機(jī)（如網(wǎng)卡、顯卡上的處理機(jī)）外圍處理機(jī)(PPU)通用機(jī)（如雙CPU服務(wù)器）功能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、檢錯(cuò)糾錯(cuò)、編碼/譯碼，打包/解包2021/7/1374三、通道結(jié)構(gòu)的發(fā)展通道結(jié)構(gòu)的I/O處理機(jī)(IOP)2021/7.6輸入輸出接口與總線

——SCSI總線1.特點(diǎn)從通道發(fā)展而來(lái)傳輸速度快靈活性好（適用于各種外設(shè)）設(shè)備獨(dú)立性采用高級(jí)命令系統(tǒng)2021/7/13757.6輸入輸出接口與總線

——SCSI總線1.2.信號(hào)定義信號(hào)電平：?jiǎn)味朔绞讲罘址绞?021/7/13762.信號(hào)定義信號(hào)電平：2021/7/13763.總線控制地址構(gòu)成：設(shè)備地址(8個(gè))邏輯單元號(hào)（邏輯設(shè)備號(hào)）邏輯分區(qū)地址（16到32位塊地址）通信協(xié)議：消息傳遞八個(gè)階段（操作狀態(tài)）：空閑，仲裁，選擇，再選擇，命令，數(shù)據(jù)，狀態(tài)，消息兩個(gè)異步條件：注意（有消息發(fā)出），復(fù)位2021/7/13773.總線控制地址構(gòu)成：2021/7/1377操作狀態(tài)2021/7/1378操作狀態(tài)2021/7/13784.消息系統(tǒng)消息的作用：傳遞操作信息（如設(shè)備執(zhí)行情況以及操作控制）消息類(lèi)型：

單字消息 雙字消息 多字消息2021/7/13794.消息系統(tǒng)消息的作用：2021/7/1379SCSI消息（一）2021/7/1380SCSI消息（一）2021/7/1380SCSI消息（二）2021/7/1381SCSI消息（二）2021/7/13815.命令格式2021/7/13825.命令格式2021/7/1382SCSI的發(fā)展2021/7/1383SCSI的發(fā)展2021/7/13832021/7/13842021/7/1384SCSI接口芯片:LSI53C10102021/7/1385SCSI接口芯片:LSI53C10102021/7/138USB即插即用自動(dòng)配置自動(dòng)識(shí)別外圍設(shè)備連接關(guān)系4種數(shù)據(jù)傳輸方式針對(duì)配置、命令以及狀態(tài)信息的控制傳輸針對(duì)電話機(jī)和其他對(duì)時(shí)間極為敏感的事實(shí)傳輸針對(duì)操縱桿、鼠標(biāo)器和鍵盤(pán)的中斷傳輸針對(duì)打印機(jī)、掃描以及數(shù)字相機(jī)的批傳輸4針的接插件2條信號(hào)線和2條電源線電源線采用5伏電壓2021/7/1386USB即插即用2021/7/1386USB2021/7/1387USB2021/7/1387問(wèn)題？問(wèn)題？注：文檔資料素材和資料部分來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，如不慎侵犯了您的權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系文庫(kù)客服，我們將做刪除處理，感謝您的理解。注：文檔資料素材和資料部分來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，如不慎侵犯了您的權(quán)益，請(qǐng)第七章輸入輸出系統(tǒng)第一節(jié)輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型第二節(jié)基本的輸入輸出方式第三節(jié)中斷方式第四節(jié)DMA方式第五節(jié)通道方式第六節(jié)輸入輸出接口與總線2021/7/1390第七章輸入輸出系統(tǒng)第一節(jié)輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型2021/7/7.1輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型一、輸出設(shè)備1.顯示器display顯像管CRT液晶LCD等離子體PlasmaDisplayPanel2.打印設(shè)備printer3.繪圖儀plotter2021/7/13917.1輸入輸出設(shè)備的類(lèi)型一、輸出設(shè)備2021/7/132CRT顯示器——字符的顯示2021/7/1392CRT顯示器——字符的顯示2021/7/133CRT顯示器——光柵掃描2021/7/1393CRT顯示器——光柵掃描2021/7/134液晶顯示器2021/7/1394液晶顯示器2021/7/135液晶顯示器2021/7/1395液晶顯示器2021/7/136等離子體顯示器2021/7/1396等離子體顯示器2021/7/1372.打印設(shè)備擊打式impact串行、行式點(diǎn)陣針式、字模式非擊打式non-impact噴墨激光熱轉(zhuǎn)印2021/7/13972.打印設(shè)備擊打式impact2021/7/138擊打式打印機(jī)——點(diǎn)陣針式2021/7/1398擊打式打印機(jī)——點(diǎn)陣針式2021/7/139噴墨式打印機(jī)——?dú)馀菔?021/7/1399噴墨式打印機(jī)——?dú)馀菔?021/7/1310噴墨式打印機(jī)——壓電式2021/7/13100噴墨式打印機(jī)——壓電式2021/7/1311激光式打印機(jī)2021/7/13101激光式打印機(jī)2021/7/1312 3.繪圖儀平臺(tái)式滾筒式2021/7/13102 3.繪圖儀平臺(tái)式2021/7/1313二、輸入設(shè)備——鍵盤(pán)keyboard2021/7/13103二、輸入設(shè)備——鍵盤(pán)keyboard2021/7/1314二、輸入設(shè)備——光筆2021/7/13104二、輸入設(shè)備——光筆2021/7/1315二、輸入設(shè)備——鼠標(biāo)器mouse2021/7/13105二、輸入設(shè)備——鼠標(biāo)器mouse2021/7/1316二、輸入設(shè)備——數(shù)字化儀digitizercursor2021/7/13106二、輸入設(shè)備——數(shù)字化儀digitizercursor202二、輸入設(shè)備——觸摸屏Touchscreen2021/7/13107二、輸入設(shè)備——觸摸屏Touchscreen2021/7/1電阻式觸摸屏INT0#SS#SCKMISOMOSIPENIRQ#Y+CS#X+DCLKY-DOUTX-DINMotorolaMMC2107ADS78462021/7/13108電阻式觸摸屏INT0#PENIRQ#Y+MotorolTouchscreenLCD2021/7/13109TouchscreenLCD2021/7/1320二、輸入設(shè)備——掃描儀scanner2021/7/13110二、輸入設(shè)備——掃描儀scanner2021/7/1321三、外存設(shè)備

1.磁記錄原理與記錄方式2021/7/13111三、外存設(shè)備

1.磁記錄原理與記錄方式2021/7/13磁性材料的磁滯回歸線H:外加磁場(chǎng)B:磁感應(yīng)強(qiáng)度2021/7/13112磁性材料的磁滯回歸線H:外加磁場(chǎng)2021/7/1323三、外存設(shè)備

2.硬盤(pán)設(shè)備磁道track扇區(qū)sector柱面cylinder:

具有相同磁道的盤(pán)面組成形成一個(gè)圓柱2021/7/13113三、外存設(shè)備

2.硬盤(pán)設(shè)備磁道track2021/7/12021/7/131142021/7/1325磁頭2021/7/13115磁頭2021/7/1326 磁盤(pán)接口diskinterface磁盤(pán)控制器主機(jī)接口設(shè)備接口磁盤(pán)適配器2021/7/13116 磁盤(pán)接口diskinterface磁盤(pán)控制器主機(jī)接口設(shè)備磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：存儲(chǔ)密度dencity位密度(lineardensity,recordingdensity)道密度(trackdensity)面密度(arealdensity)存儲(chǔ)容量capacity記錄面數(shù)每面磁道數(shù)每道扇區(qū)數(shù)扇區(qū)容量2021/7/13117磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：存儲(chǔ)密度dencity2021/7/1328磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：平均訪問(wèn)時(shí)間Averageaccesstime每次磁盤(pán)訪問(wèn)時(shí)間的平均值控制延遲controllerdelay尋道時(shí)間seektime旋轉(zhuǎn)延遲latency傳輸延遲transferdelay數(shù)據(jù)傳輸率Datatransferrate連續(xù)從磁盤(pán)上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的速率2021/7/13118磁盤(pán)的技術(shù)指標(biāo)：平均訪問(wèn)時(shí)間Averageaccesst磁盤(pán)參數(shù)SpindleSpeed:7200rpm,10000rpmFormfactor:5.25”,3.5”,2.5”,1,8”尋道時(shí)間：磁頭移動(dòng)到指定磁道的平均時(shí)間傳輸延遲：數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間多個(gè)磁道連續(xù)讀寫(xiě)的問(wèn)題多個(gè)磁頭讀寫(xiě)的問(wèn)題2021/7/13119磁盤(pán)參數(shù)SpindleSpeed:7200rpm,10 3.磁盤(pán)陣列RAIDRedundantArrayofInexpensiveDisks目的：提高容量，提高可靠性 每個(gè)磁盤(pán)MTTF為20萬(wàn)小時(shí)，100個(gè)無(wú)容錯(cuò)陣列的MTTF為2000小時(shí)。

R’(t)=R100(t)=(e-lt)100=e-100lt=e-l’t l’=100l

MFFF’=1/l’=1/100l=MTTF/100

2021/7/13120 3.磁盤(pán)陣列RAIDRedundantArrayof磁盤(pán)陣列的類(lèi)型RAID-0：非冗余的磁盤(pán)陣列。RAID-1：鏡像磁盤(pán)冗余陣列。RAID-2：海明碼糾錯(cuò)冗余的磁盤(pán)陣列，位交叉。RAID-3：奇偶校驗(yàn)冗余的磁盤(pán)陣列，位交叉。RAID-4：獨(dú)立傳送磁盤(pán)陣列，塊交叉，校驗(yàn)盤(pán)是瓶頸。RAID-5：獨(dú)立傳送磁盤(pán)陣列，塊交叉，分布的冗余校驗(yàn)。RAID-6：P+Q冗余技術(shù)，增強(qiáng)糾錯(cuò)能力。2021/7/13121磁盤(pán)陣列的類(lèi)型RAID-0：非冗余的磁盤(pán)陣列。2021/7/

2021/7/13122

2021/7/13123

2021/7/13124

2021/7/13125

2021/7/13126

3.磁盤(pán)陣列2021/7/131273.磁盤(pán)陣列2021/7/13383.磁盤(pán)陣列（續(xù)）2021/7/131283.磁盤(pán)陣列（續(xù)）2021/7/1339復(fù)合RAID將多個(gè)RAID類(lèi)型結(jié)合成一個(gè)RAID。例如RAID0+1或稱(chēng)RAID0/12021/7/13129復(fù)合RAID將多個(gè)RAID類(lèi)型結(jié)合成一個(gè)RAID。20214.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)型：只讀型、Worm型、可擦寫(xiě)型。(1)只讀型凹坑——信息記錄載體，壓制形成，邊界代表1，平面代表0光道——螺旋形，恒線速通道碼——(2,10;8,14,1)RLL編碼，14位代碼表示8位數(shù)據(jù)幀——記錄24字節(jié)有效數(shù)據(jù)，CIRC編碼，共32字節(jié)扇區(qū)——98個(gè)幀，2352字節(jié)有效數(shù)據(jù)，2048字節(jié)用戶數(shù)據(jù)2021/7/131304.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)型：只讀型、Worm型、可擦寫(xiě)型。2024.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）2021/7/131314.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）2021/7/13424.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）(2)WORM型強(qiáng)激光燒灼出凹坑(3)可擦寫(xiě)型相變型：晶態(tài)與非晶態(tài)轉(zhuǎn)換磁光型：激光與磁場(chǎng)調(diào)制記錄，克爾效應(yīng)讀取2021/7/131324.光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備（續(xù)）(2)WORM型2021/7/137.2基本的輸入輸出方式一、外設(shè)的尋址統(tǒng)一編址法存儲(chǔ)器映像的外設(shè)尋址memorymappedaddressing用不同的地址值區(qū)分內(nèi)存與外設(shè)單獨(dú)編址法兩個(gè)地址空間用不同的地址空間區(qū)分內(nèi)存與外設(shè)2021/7/131337.2基本的輸入輸出方式一、外設(shè)的尋址2021/7/1外設(shè)的尋址地址空間存儲(chǔ)器地址空間I/O地址空間0M-1M+N-10M-10N-1設(shè)備0設(shè)備1設(shè)備n-1設(shè)備0設(shè)備1設(shè)備n-1統(tǒng)一編址法單獨(dú)編址法2021/7/13134外設(shè)的尋址地址空間存儲(chǔ)器地址空間I/O地址空間0M-1M+N統(tǒng)一編址法2021/7/13135統(tǒng)一編址法2021/7/1346單獨(dú)編址法

——兩個(gè)地址空間的實(shí)現(xiàn)兩套地址線一套地址線2021/7/13136單獨(dú)編址法

——兩個(gè)地址空間的實(shí)現(xiàn)兩套地址線一套地址線20二、外設(shè)的定時(shí)異步應(yīng)答方式同步時(shí)鐘定時(shí)字設(shè)備與塊設(shè)備2021/7/13137二、外設(shè)的定時(shí)異步2021/7/1348三、程序查詢方式

——由主機(jī)控制輸入輸出過(guò)程設(shè)備接口的結(jié)構(gòu)：2021/7/13138三、程序查詢方式

——由主機(jī)控制輸入輸出過(guò)程設(shè)備接口的結(jié)CPU處理過(guò)程：2021/7/13139CPU處理過(guò)程：2021/7/1350信號(hào)傳輸過(guò)程：2021/7/13140信號(hào)傳輸過(guò)程：2021/7/1351接口例子：2021/7/13141接口例子：2021/7/13527.3程序中斷方式interrupt一、基本概念中斷是一種在發(fā)生了一個(gè)異常事件時(shí)調(diào)用相應(yīng)的處理程序(或稱(chēng)服務(wù)程序)的過(guò)程。中斷服務(wù)程序與中斷時(shí)CPU正在運(yùn)行的程序是相互獨(dú)立的，相互不傳遞數(shù)據(jù)。中斷處理中的問(wèn)題： (1)設(shè)備識(shí)別方式 (2)中斷處理程序入口地址的形成 (3)中斷裁決 (4)中斷屏蔽2021/7/131427.3程序中斷方式interrupt一、基本概念2021二、中斷響應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單的中斷處理過(guò)程：關(guān)中斷（屏蔽中斷）保存現(xiàn)場(chǎng)contextsaving識(shí)別中斷interruptrecognition形成服務(wù)程序入口地址執(zhí)行服務(wù)程序恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷2021/7/13143二、中斷響應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單的中斷處理過(guò)程：2021/7/1354設(shè)備的識(shí)別——問(wèn)題1CPU輪詢(CPUpolling)

CPU依次發(fā)出不同設(shè)備的識(shí)別號(hào)，相應(yīng)的設(shè)備做出回答中斷向量(interruptvector)由設(shè)備主動(dòng)向CPU發(fā)出識(shí)別信息2021/7/13144設(shè)備的識(shí)別——問(wèn)題1CPU輪詢(CPUpolling)20入口地址形成——問(wèn)題2根據(jù)輪詢結(jié)果形成中斷向量表根據(jù)識(shí)別號(hào)檢索入口地址通常位于內(nèi)存起始處2021/7/13145入口地址形成——問(wèn)題2根據(jù)輪詢結(jié)果形成2021/7/1356三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：鏈?zhǔn)讲樵儶?dú)立請(qǐng)求分組鏈?zhǔn)?021/7/13146三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：2021/7/13572021/7/131472021/7/1358三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：鏈?zhǔn)讲樵儶?dú)立請(qǐng)求分組鏈?zhǔn)?021/7/13148三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：2021/7/1359三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：鏈?zhǔn)讲樵儶?dú)立請(qǐng)求分組鏈?zhǔn)?021/7/13149三、中斷裁決——問(wèn)題3三種方式：2021/7/1360四、中斷屏蔽——問(wèn)題4多重中斷中斷服務(wù)程序也可以被中斷中斷嵌套實(shí)現(xiàn)方法多級(jí)中斷中斷屏蔽響應(yīng)過(guò)程：關(guān)中斷保存現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別中斷形成服務(wù)程序入口地址開(kāi)中斷執(zhí)行服務(wù)程序關(guān)中斷恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷2021/7/13150四、中斷屏蔽——問(wèn)題4多重中斷響應(yīng)過(guò)程：2021/7/136多級(jí)中斷給CPU及中斷請(qǐng)求都設(shè)置優(yōu)先級(jí)由硬件根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷優(yōu)先編碼器I0I1I2I3yxIE中斷CPU2021/7/13151多級(jí)中斷給CPU及中斷請(qǐng)求都設(shè)置優(yōu)先級(jí)I0yxIE中斷CPU中斷屏蔽寄存器用軟件設(shè)置靈活的優(yōu)先級(jí)2021/7/13152中斷屏蔽寄存器用軟件設(shè)置靈活的優(yōu)先級(jí)2021/7/1363中斷輸入輸出方式的接口2021/7/13153中斷輸入輸出方式的接口2021/7/1364程序控制方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)2021/7/13154程序控制方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)20217.4DMA(DirectMemoryAccess)方式一、基本概念目的減少大批量數(shù)據(jù)傳輸時(shí)CPU的開(kāi)銷(xiāo)。方法采用專(zhuān)用部件生成訪存地址并控制訪存過(guò)程。傳輸過(guò)程預(yù)處理數(shù)據(jù)傳輸后處理2021/7/131557.4DMA(DirectMemoryAccessDMA方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)2021/7/13156DMA方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸途徑CPU存儲(chǔ)器接口外設(shè)2021/二、DMA傳送方式問(wèn)題訪存沖突解決方法CPU等待DMADMA趁存儲(chǔ)器空閑時(shí)訪問(wèn)存儲(chǔ)器周期挪用cyclestealingCPU與DMA交替訪問(wèn)存儲(chǔ)器透明方式2021/7/13157二、DMA傳送方式問(wèn)題2021/7/1368DMA控制流程：2021/7/13158DMA控制流程：2021/7/1369三、